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      中國科大在飽和碳偶聯領域取得重要進展

      時間:2021-10-25 17:04:18 來源:中國科大新聞網

        近日,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心、化學與材料科學學院傅堯教授與陸熹特任副研究員在飽和碳偶聯領域取得重要進展。研究團隊開發鈷-氫催化體系,實現高對映選擇性烷基-烷基偶聯。研究成果于10月20日以“Cobalt-catalysed enantioselective C(sp3)-C(sp3) coupling”為題發表在Nature Catalysis上。


        有機分子往往呈現“三維立體”的結構,飽和碳-碳鍵無處不在。而增加手性碳中心的數量也有助于提高藥物開發成功幾率。溫和條件高對映選擇性飽和碳偶聯是有機合成化學研究的焦點和難題。


        傅堯、陸熹等長期從事有機化學和綠色化學等領域的研究。基于綠色催化的理念,團隊提出“烯烴還原偶聯”概念,以性質穩定、來源廣泛、易于獲取的烯烴作為烷基化試劑實現溫和條件碳-碳偶聯(Nat. Commun. 2016, 7, 11129; J. Am. Chem. Soc. 2017139, 12632)。研究團隊系統性地開發手性金屬鎳絡合物催化體系,實現系列高對映選擇性的飽和碳偶聯反應,為手性胺類/醇類藥物分子、含膦/硫/硼精細化學品合成提供了可靠策略(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 214; Nat. Commun. 2021, 12, 1313; CCS Chem. 2021, 3, 727)。近期,研究團隊突破性地開發了新一代廉價金屬鈷絡合物催化體系,以優異的區域和對映選擇性實現氟烯烴的氫烷基化,為手性氟烷烴合成提供了高效、通用的方案,為不對稱飽和碳偶聯研究提供了新思路、開辟了新方向(Nat. Catal. 20214, 901)。


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      圖1. 鈷氫催化不對稱烷基偶聯


        研究團隊開發手性鈷絡合物催化劑,使用易得的氟烯烴與烷基鹵化物為原料,設計配體與底物間的氫-氟相互作用調控反應立體選擇性,實現了氟原子鄰位手性中心精準構建,突破了不對稱偶聯中輔助基團結構局限。反應條件溫和、底物適用范圍廣,可用于多種天然產物、藥物分子的合成或修飾。反應被用于Δ11去飽和酶活性抑制劑11-氟十四烷基酸的合成中,顯著縮短合成路線、提升合成效率。(圖1)


        鈷催化劑具有廉價、低毒等優點,在均相催化、有機合成中發揮了重要作用。盡管鈷催化劑廣泛用于碳-碳偶聯,但其對映選擇性控制仍具挑戰。審稿人對該項研究工作給予了高度評價:作為“第一例鈷催化的對映選擇性C(sp3)-C(sp3)偶聯”、本文“報道的鈷催化體系具有很強的飽和碳-碳鍵構建能力,值得更多關注”。該項研究建立了新型鈷-氫催化體系,有望促進更多不對稱飽和碳偶聯反應的發現,助力手性藥物開發。


        該項目得到國家自然科學基金委、中國科學技術大學超級計算中心和安徽省生物質潔凈能源重點實驗室的資助和支持。


        論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41929-021-00688-w


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